酶工程課程論文

1、固定化酶及其應用摘要：固定化技術作為一種能有效提高生產效率的手段正引起人們的廣泛重視.大量研究表明,固定化酶在工業(yè)、食品業(yè)以及生物制藥等方面將有著廣泛的應用.本文論述了其在以上產業(yè)中的應用情況。關鍵詞：固定化酶 應用immobilized enzyme and its application abstract: the technique of immobilization is widely regarded by people as a measure of increasing production efficiency. a mass of research indicate that

2、 immobilized enzyme is extensively used in industry, food, and biologic pharmacy,etc. this article summarized the using of the immobilization technique in such aspects.key words: immobilized enzyme；application酶作為一種生物催化劑，一經發(fā)現(xiàn)就被人們廣泛應用在釀造、食品、醫(yī)藥等領域。酶的開發(fā)利用在20世紀得到了巨大的發(fā)展，但由于酶一般必需在溫和的條件下才有催化作用，在實際運用中也就帶來了很多

3、問題，從而限制了酶制劑產品的使用和開發(fā)，固定化酶就是在這種情況下產生的。1.固定化酶的定義及方法1.1固定化酶的定義1916年nelson和griffin最先發(fā)現(xiàn)了酶的固定化現(xiàn)象后，科學家就開始了固定化酶的研究工作。1969年日本一家制藥公司第1次將固定化的?；被崴饷赣脕韽幕旌习被嶂猩al-氨基酸，開辟了固定化酶工業(yè)化應用的新紀元。固定化酶最早被稱為“水不溶酶”或“固相酶”，1971年在第一年國際酶工程會議上，實施建議采用“固定化酶”的名稱，并將其定義為：被局限在某一特定區(qū)域上的、并且保留了它們的催化能力，可以反復、連續(xù)使用的酶。根據酶的分類，固定化酶和經過化學修飾的酶、用分子生物學方

4、法在分子水平上改良的酶一起屬于修飾酶1。1. 2固定化酶的方法簡述依據酶的性質及用途，可通過包埋法、交聯(lián)法、吸附法及共價結合法來實現(xiàn)酶的固定化2,3。包埋法分為網格型和微囊型兩類,其制備工藝簡便且條件較為溫和、可獲得較高的酶活力回收。交聯(lián)法亦稱架橋法，游離酶的氨基酸殘基與雙官能團或多功能團交聯(lián)劑反應而被固定化、可得酶蛋白單位濃度較高的固定化酶。吸附法包括物理吸附和離子結合法，工藝簡便及條件溫和是其顯著特點，可供選擇的載體涉及天然或合成的無機與有機高分子材料、有時酶的純化與固定化尚可同時實現(xiàn)。共價結合法因酶分子與載體之間的共價結合而呈現(xiàn)良好的穩(wěn)定性及重復使用性，是目前研究最為活躍的一類酶固定化方

5、法4。2.固定化酶的應用2.1在工業(yè)生產中的應用酶的固定化技術誕生以來，不論是早期從動物臟器和植物種子中提取的酶，還是后來發(fā)現(xiàn)的種類繁多、功能多樣的微生物酶都已經被覆蓋在固定化酶的研究領域中。固定化酶最早是應工業(yè)生產的需求而產生的，到目前為止其最大的應用范圍還是在工業(yè)生產上。其中，固定化葡萄糖異構酶是世界上生產規(guī)模最大的一種，它可以用來催化玉米糖漿生產高甜度的高果糖糖漿。自1972年這項技術產生以來,科學家已經固定了幾種芽孢桿菌和鏈霉菌中提取的葡萄糖異構化酶，并大量應用于工業(yè)生產中。從目前的資料分析，不論是在我國還是在國際上，今后幾十年中它還將是應用最廣、市場份額最大的固定化酶。固定化?；被?/p>

6、酸水解酶是最早應用的工業(yè)化酶，將?；被崴饷腹潭ㄓ赿eae-葡聚糖凝膠上用來連續(xù)生產l-氨基酸，不僅降低了酶的消耗量，而且減少了產品后處理的費用。此外還有一些應用較為廣泛的固定化酶：固定化淀粉酶用于淀粉的糖化，可作為酒精和釀造發(fā)酵中原料的糖化劑；固定化堿性蛋白酶可以高效去除絲織品和棉織品纖維上的多余蛋白，使織物更加柔軟光滑；固定化的酸性蛋白酶還可以將廢膠卷上的明膠溶解，回收上面的銀顆粒；固定化脂肪酶既可以用來分解動植物油脂，使乳脂中的芳香族脂肪酸游離而增加乳品的風味，也可用在工業(yè)上分解油脂生產脂肪酸和甘油,還可以與淀粉酶、蛋白酶和纖維素酶等配合作為消化劑，應用于皮革和毛皮的脫脂清洗；固定化

7、纖維素酶作為一種全新的技術在提高纖維素酶的效能上找到了一個很好的突破口，經過固定化處理的纖維素酶，不但其穩(wěn)定性有極大提高，而且可以重復利用，易于回收，將纖維素酶用載體包埋，可直接將纖維素糖化，然后連續(xù)發(fā)酵生產酒精57。2.2在食品業(yè)中的應用固定化酶技術廣泛應用于生產食品添加劑和配料的行業(yè)中。如：低聚果糖、天門冬氨酸、l-蘋果酸、阿斯巴甜、酪蛋白磷酸肽（cpp）等。牛奶是人們熟悉的營養(yǎng)佳品，其中含有5%的乳糖。由于部分人體內缺乏乳糖分解酶（即乳糖酶或半乳糖酶），飲用后會導致腹瀉等癥狀，因此，無乳糖牛奶成為一種客觀的需求。為了解決該問題,曾采用聚丙烯酰胺包埋法,將乳糖酶固定化后，于牛奶作用，去除乳

8、糖。該研究在美國和日本極為盛行，在意大利，科學家從大腸桿菌的酵母中提取精制乳糖酶，三乙酰纖維素膜包埋，生產無乳糖牛奶，該方法酶穩(wěn)定性高，可以連續(xù)生產80天以上。此外，乳糖在溫度較低時易結晶，用固定化乳糖酶處理后，可以防止其在冰淇淋類產品中結晶，改善產品口感,提高產品品質8。脂肪酶可以催化酯交換、酯轉移、水解等反應,所以在油酯工業(yè)中有廣泛應用。1，3-特異性脂肪酶可酶促酯交換反應，將棕櫚油改性為代可可酯。代可可酯是生產巧可力的原料，價格甚高,，而棕櫚油價廉，因此該工藝受到重視。blooner等用脂肪酶將棕櫚油轉化成代可可酯，goto等用表面活性劑處理固定化酶，使酶活性大幅度提高，并延長固定化酶的

9、壽命910。在茶葉中含有種類繁多的酶，它們對茶葉加工有重要意義。包括多酚氧化酶、過氧化物酶、丹寧酶、果膠酶等一直是研究的熱點。茶葉生產中運用固定化酶甚至固定化細胞對傳統(tǒng)制茶工藝進行改善，直接用線也進行發(fā)酵生產紅茶，或者調控生產工序，使具有藥用價值的茶色素類物質產量更高，科大事半功倍的效果。又比如在茶飲料生產過程中，傳統(tǒng)熱水浸提供易造成茶湯在貨架期內沉淀，色變等問題。如果用固定化的果膠酶、纖維素酶等對茶葉低溫萃取，則可以避免這些問題。112.3在生化制藥中的應用固定化酶的另一個巨大市場是用來生產工業(yè)、醫(yī)學等領域的一些純度要求較高的制劑，這其中有最早生產的氨基酸，還有抗生素、核酸、蛋白質抗體、高純

10、度的蛋白酶等?？蒲腥藛T首先于1973年用固定化的青霉素?；干a制造各種半合成的青霉素和頭孢霉素，后來，我國的科學家也不斷地嘗試各種固定化方法，有的直接用戊二醛交聯(lián)產該酶的大腸桿菌，也有用abse-交聯(lián)瓊脂糖與青霉素?；钢苯优悸?lián)，還有的利用三醋酸纖維素包埋和戊二醛交聯(lián)相結合固定青霉素酰化酶高產菌，這些試驗的結果都顯示各種固定化方法均可在很大程度上提高酶的穩(wěn)定性、增加酶的轉化率。后來某制藥公司用聚丙烯酰胺凝膠包埋含有高活力天冬氨酸酶的大腸桿菌，用于工業(yè)上利用延胡索酸轉化為l-天冬氨酸。上海生化所用固定化的3-核糖核酸酶從rna中生產3-核苷酸,使酶的利用率提高了10倍；袁中一等將abse-纖維

11、素固定的5-磷酸二酯酶用來生產5-核苷酸。固定化谷氨酸脫羧酶可以生產x-氨基丁酸，制成了co2電極，可用于測定谷氨酸的含量。3.展望 目前，我國和外國學者已經就固定化酶進行了多種科學研究，酶的固定化及應用研究已得到長足進展1215，開發(fā)新型固定化技術、改進傳統(tǒng)固定化方法和注重天然高分子載體改性是酶固定化研究的主要趨勢。生物學及生物工程、醫(yī)學及生命科學仍是固定化酶應用的重要場合，適于化學化工及環(huán)境科學領域應用的固定化酶具有生態(tài)環(huán)境材料的鮮明特征、應給予足夠重視。參考文獻：1施巧琴等 酶工程 科學出版社，20052chibata i.immobilized enzymes new york,lon

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